Schlechte Vibrationen?

Ultraschalluntersuchungen werden routinemäßig aus wichtigen medizinischen Gründen verwendet, z. B. um den Herzschlag eines Babys zu überprüfen oder mögliche Geburtsfehler zu erkennen. Sie werden auch für triviale Zwecke verwendet, z. B. um ein Video des Fötus für Großeltern zu machen. In jedem Fall gilt die Technologie, die auf hochfrequenten Schallwellen beruht, jedoch als harmlos. Eine neue Studie von Neurowissenschaftlern der Yale University zeigt jedoch, dass eine längere Exposition von pränatalen Mäusen mit Ultraschall zu neuralen Defekten im Bereich des Gehirns führen kann, der für komplexe Funktionen verantwortlich ist, einschließlich derjenigen, die beim Menschen an Gedächtnis, Sprachverarbeitung und Bewusstsein beteiligt sind.

Yale-Forscher fanden heraus, dass lange Ultraschall-Exposition im Mutterleib bei Mäusen zu Anomalien in der Großhirnrinde oder dem höheren Gehirn führte. Dargestellt ist der experimentelle Aufbau, der verwendet wurde, um trächtige Mäuse dem Ultraschall auszusetzen. (Mit freundlicher Genehmigung: PNAS/Copyright 2006 National Academy of Sciences)

Forscher sagen, dass die Studie schwangere Frauen zwar nicht von Sonographieterminen abschrecken sollte, aber eine wichtige Erinnerung daran ist, dass Ultraschalluntersuchungen nur dann verwendet werden sollten, wenn dies medizinisch notwendig ist. Die Yale-Wissenschaftler führen jetzt Langzeit-Verhaltensstudien an Mäusen und Rhesusaffen durch, die ein viel genaueres Modell der menschlichen Schwangerschaft und der Gehirnentwicklung darstellen. Sie erhoffen sich von diesen weiteren Studien eine bessere Einschätzung der Sicherheit des Verfahrens.



Die Maus-Ultraschallstudie, geleitet von Pasko Rakic , Direktor des Kavli Institute of Neuroscience in Yale, fand insbesondere Probleme bei der Migration von Neuronen in die sich entwickelnde Großhirnrinde. Wenn fehlplatzierte Neuronen leben und nicht die richtigen Verbindungen herstellen, können sie Krampfanfälle, verzögerten Spracherwerb oder andere Verhaltensprobleme verursachen. Diese Neuronen kooperieren nicht richtig mit den sie umgebenden Neuronen, weil sie sich so verhalten, als wären sie irgendwo anders im Gehirn. Probleme mit der Neuronenmigration wurden mit dem fetalen Alkoholsyndrom und Geburtsfehlern in Verbindung gebracht, die auf die Einnahme von Kokain durch schwangere Frauen zurückzuführen sind.

Um herauszufinden, ob Ultraschall die Fähigkeit kortikaler Neuronen beeinflusst, ihre richtigen Ziele zu erreichen, injizierte Rakics Gruppe schwangeren Mäusen ein DNA-Markierungsmolekül, das in die Chromosomen sich schnell teilender Zellen eingebaut wird. Die Injektion wurde zeitlich so eingestellt, dass sie mit der Erzeugung kortikaler Neuronen zusammenfiel. In den nächsten drei Tagen, wenn bekannt ist, dass diese Neuronen wandern, wurden die Mäuse mehreren Ultraschallsitzungen von insgesamt fünf bis 420 Minuten ausgesetzt. Zehn Tage nach ihrer Geburt wurden die Mäuse getötet und die markierten Neuronen lokalisiert. Wenn pränatale Mäuse 30 Minuten oder länger Ultraschall ausgesetzt werden, fanden die Yale-Forscher heraus, dass eine kleine, aber signifikante Anzahl von Neuronen die entsprechenden Positionen nicht erreicht. Da die Mäuse nach zehn Tagen getötet wurden, wissen die Forscher nicht, ob die beobachteten anatomischen Anomalien zu Verhaltensunterschieden oder Anfällen geführt hätten.

Forscher wissen, dass Ultraschallstrahlen gewebeschädigende Hitze erzeugen können. Aber Rakics Studie legt einen anderen möglichen Mechanismus nahe, durch den Ultraschall Gewebe zerstören könnte: Scherspannung auf Zellwände. Die Vibrationen könnten es den wandernden Neuronen erschweren, sich an den Führungen, den sogenannten Gliaschäften, festzuhalten, die ihnen helfen, das richtige Ziel zu erreichen.

Rakic ​​und andere Neurowissenschaftler warnen, dass die Mausergebnisse aus mehreren Gründen nicht direkt auf den Menschen zutreffen. Erstens wurden die Mäuse Ultraschall viel länger ausgesetzt, als es für pränatale Untersuchungen beim Menschen empfohlen wird, und die Schallwellen wurden direkt auf ihr Gehirn gerichtet. Pränatale Ultraschalluntersuchungen können etwa 30 Minuten dauern, aber während dieser Zeit werden der gesamte Fötus sowie das Fruchtwasser und der Gebärmutterhals der Mutter untersucht. In einem vergleichbaren Entwicklungsstadium, sagt Verne Höhle , Chefarzt der pädiatrischen Neurologie am Massachusetts General Hospital, ist das menschliche Gehirn etwa 1.000-mal größer als das Mäusegehirn; Im Vergleich zur Maus tastet der Ultraschallstrahl nur einen kleinen Teil des menschlichen Gehirns gleichzeitig ab. Kein Bereich des menschlichen Gehirns wird während einer standardmäßigen pränatalen Untersuchung länger als eine Minute dem Ultraschall ausgesetzt, sagt Caviness.

Dennoch sei die Studie von Rakic ​​sehr wichtig, sagt Caviness, denn sie erinnert daran, dass der souverän und routiniert eingesetzte Ultraschall nicht trivial zu behandeln ist. Laut Caviness ist es von entscheidender Bedeutung, über modernste Geräte zu verfügen, die die Energiepegel der erzeugten Schallstrahlen genau melden können.

John Newnham, Leiter der Schule für Frauen- und Säuglingsgesundheit und Professor für Geburtshilfe und Gynäkologie an der University of Western Australia, sagt, dass die größte Gefahr für Frauen und ungeborene Kinder durch Ultraschall von unzureichend ausgebildeten Ärzten ausgeht. Der Ausbildung, Akkreditierung und Weiterbildung von Sonographen muss große Aufmerksamkeit geschenkt werden, sagt Newnham.

Da Migrationsprobleme bei Mäusen, die Ultraschall ausgesetzt waren, selten waren, erforderte Rakics Studie 335 Tiere, um die Wirkung zu demonstrieren. Seine Studie an Rhesusaffen, die von den National Institutes of Health finanziert wird, könnte viele Jahre dauern, um den gleichen Effekt zu zeigen – wenn er bei Primaten auftritt. Eine Rhesusaffenschwangerschaft dauert sechseinhalb Monate. Die Tiere werden einige Jahre am Leben gehalten und von Verhaltensspezialisten unter anderem auf ihre kognitiven Fähigkeiten und die Bindung an ihre Mutter untersucht.

Rakic ​​sagt, dass die DNA-Markierungen auf den Nerven des Affen jahrelang halten werden und es seiner Gruppe ermöglichen, kortikale Neuronen zu lokalisieren. Da diese Studien eine solche Kennzeichnung erfordern, können sie nicht am Menschen durchgeführt werden. Aber die Affen bieten ein besseres Modell der menschlichen Entwicklung als Mäuse: Ihre Neuronen wandern 60 Tage lang, sechsmal länger als die von Mäusen. Menschliche Neuronen können vom ersten Trimester bis zur 24. Woche wandern.

Wenn diese Veränderungen bei Affen beobachtet werden, ist das etwas ernst zu nehmen, sagt Dale Purves , Direktor des Center for Cognitive Neuroscience an der Duke University. Schwangere sollten sich derweil nicht beunruhigen, aber unnötige Ultraschalluntersuchungen vermeiden.

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